EP0718849B1 - Procédé d'écriture de données dans une mémoire et mémoire électriquement programmable correspondante - Google Patents
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- EP0718849B1 EP0718849B1 EP95402820A EP95402820A EP0718849B1 EP 0718849 B1 EP0718849 B1 EP 0718849B1 EP 95402820 A EP95402820 A EP 95402820A EP 95402820 A EP95402820 A EP 95402820A EP 0718849 B1 EP0718849 B1 EP 0718849B1
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- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/34—Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
- G11C16/3418—Disturbance prevention or evaluation; Refreshing of disturbed memory data
- G11C16/3431—Circuits or methods to detect disturbed nonvolatile memory cells, e.g. which still read as programmed but with threshold less than the program verify threshold or read as erased but with threshold greater than the erase verify threshold, and to reverse the disturbance via a refreshing programming or erasing step
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Definitions
- the present invention relates to memories not electrically programmable and erasable volatiles.
- EEPROM memories are everything particularly concerned. However, the invention is applicable to memories of different technology but in which similar problems arise pose.
- EEPROM memories use, for data recording, storage of charges electrics on a floating transistor gate.
- the floating gate transistor can be rendered conductor by applying a read voltage to a control grid. According to the quantity of charges stored on the floating grid, the setting threshold transistor conduction varies, and it's this variation of the threshold which makes it possible to determine whether the transistor is deleted or programmed.
- the data is read by bringing the control grid to a potential of reference determined.
- This reference potential is chosen substantially in the middle of the interval between the transistor conduction threshold voltage programmed and the turn-on threshold voltage of an erased transistor. So if the transistor is programmed it will be made conductive by the application of reference potential on its floating grid; if he is deleted it will not be made conductive.
- the quantities of electrical charges stored on the floating gate are difficult to control, and on the other hand, the sustainability of the storage of these charges are not well controlled.
- the tensions of conduction thresholds change over time. They change in particular according to the number of write or erase cycles performed in the memory.
- the invention provides a solution to avoid risks of excessive degradation of information stored in a cell.
- This solution consists in the use of an original sequence of operations during a step of writing a word in the memory.
- This sequence includes a systematic check information contained in other words of a memory line when writing a word contained in this line, and a rewrite systematic words of this line where a degradation information appears.
- we prefer to act on a byte rather only on a whole word if a word in an architecture retained contains several bytes.
- the number of reference values is three. But we can only do two readings, especially if we discover that a sense of degradation is preponderant over another. This is in especially the case when reading with a value central first and where, depending on the state read, we knows that degradation can only come from a only way.
- a writing i.e. more usually a modification of cells, involving an erasure or rather an erasure followed by a programming of the cells of a word
- a step of checking the status of other cells in the line If there is no problem (the concordance of results of the three readings indicates that there is no excessive deterioration of the state of the cells of the line), the word writing step is performed.
- the triple reading in relation to reference potentials different to detect the problem, and the nature and the place of degradation (risk of loss information on a deleted cell or on the contrary on a programmed cell); then we rewrite the defective cell, preferably a whole byte of cells where this faulty cell is located. And the word to write is preferably written during this rewrite.
- the read reference values are potentials applied to the control grid, and the reading is sort of a comparison between these potentials and a conduction threshold voltage of the transistor cleared or programmed; but we will understand that these reference values can be other voltages or reference currents, depending on the technology and circuitry used for memory cells. In particular, these may be tensions applied to the drains and sources of cell floating gate transistors.
- the central reference potential corresponds preferably substantially in the middle of the interval between the conduction thresholds of a cell that comes to be deleted and a cell that has just been programmed.
- Auxiliary reference values are chosen so as to detect a determined degree of degradation information, as will be explained later.
- the invention has also for an electric memory programmable comprising means for effecting successively three readings of cells in a row (part or the whole line), before each entry of a word from this line, the three readings being performed using three reference potentials different.
- FIG. 1 A conventional network arrangement of EEPROM memory is shown in Figure 1.
- Each cell has a TGF floating gate transistor and a control transistor TC.
- the gate transistor floating at its source connected to a source line LS, which can be common to the whole network. It has its drain connected to the source of the control transistor and its control grid connected to a GC line common to all transistors of the same line.
- the drain of control transistor TC is connected to a bit line LB common to all the transistors of the same column.
- the control gate of the control transistor TC is connected to an LC selection line common to all the transistors of the same line.
- the source lines of the cells of the same byte are connected to a source line LSO byte common.
- Figure 1 shows two bytes. LSO byte source lines are controllable individually by a decoder.
- the programming of the cell located at intersection of a row and a column has applying a voltage of approximately -8 volts on the GC line (so on the grid of gate transistors floating) and +5 volts or 0 volts on the drain according to the transistor is selected for writing or no.
- the resulting potential difference between grid and drain is either 13 volts for the cell selected (which is enough to write it), or 8 volts only for the other cells of the line (which is not enough).
- a multi-bit word is written in a group of cells (previously erased) by putting 0 volts or 5 volts on the lines of the different cells in the group, depending on the bit value of the word.
- State-of-the-art decoders can already allow simultaneous writing of different cells of a group by imposing adequate tensions across the bit lines of the word.
- an erasure or a programming a transistor slightly changes the state of the floating gate of the other transistors of the same line.
- the curves in Figure 2 represent a typical variation of activation threshold voltages conduction of a floating gate transistor of a EEPROM memory.
- the evolution of the threshold voltage VTeff (transistor cleared) and the threshold voltage VTprg (programmed transistor) is represented according to the number of write cycles performed in memory.
- the reference voltage Vref is that which is applied to the control gate of the floating gate transistor for standard read operation. We see that the threshold voltages tend to approach one of the other over time. So it becomes difficult to be sure they don't get too close to the reference voltage. There is degradation of the information in the cell.
- Verification is done across the board.
- the rewriting is also done eventually for the whole line.
- the cell considered will see its threshold voltage drop if it is erased, or increase if programmed.
- the memory according to the invention is represented on Figure 3. It typically includes an MM network cells in rows and columns, for example with a DL line decoder and a DC column decoder, for receive an AL line address and a AC word address in the line.
- the column decoder controls bit lines and LSO connections.
- a CL reading circuit allows the reading of words with three different reference potentials Vref, VRH, VRB.
- the reference potential is applied to the GC line.
- a comparator at the output of the read circuit allows to store three successive readings and provide information on concordance or mismatch of the three readings.
- a REG register is connected at the output of the circuit of reading to store if not all the words of a line, read with the central reference potential Vref at least those that are defective. This register can restore these words to memory for rewriting systematic if necessary. And finally, a SEQ writing machine or sequencer executes the sequence of operations required when a WR writing order is given, so that reading prior, verification and possible rewriting are automatically performed on the corresponding line to the address of the word to write.
- BF buffer interposed between the output of the memory I / O and I / O, for store a word to write in memory during progress of verification operations systematic according to the invention.
- VRH and VRB we can refer to the typical curves evolution of the threshold voltages of erased cells or scheduled.
- the VRH value must be sufficient close to VTeff so that a degradation is enough quickly detected.
- VRB and VTprg But it must still be far enough away to that there is no risk (depending on the dispersion of cell characteristics) that VRH is greater than the threshold voltage VTeff of a freshly erased cell.
- VRB and VTprg we can refer to the typical curves evolution of the threshold voltages of erased cells or scheduled.
- the VRH value must be sufficient close to VTeff so that a degradation is enough quickly detected.
- VRB and VTprg But it must still be far enough away to that there is no risk (depending on the dispersion of cell characteristics) that VRH is greater than the threshold voltage VTeff of a freshly erased cell.
Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
- For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
Description
- on lit l'état de cellules de mémoire de la ligne, en utilisant des valeurs de référence de lecture différentes,
- on vérifie la concordance des lectures effectuées sur une même cellule avec des valeurs de référence différentes, et, si on trouve une absence de concordance pour au moins une cellule d'un mot lu, on réécrit la cellule du mot lu de cette ligne;
- on écrit le mot désiré dans le groupe de cellules sélectionné.
- un circuit de lecture apte à lire les mots de la mémoire avec trois valeurs de référence différentes;
- un registre pour stocker des mots lus dans une ligne de mémoire;
- un séquenceur d'écriture apte à effectuer les opérations suivantes lorsqu'il reçoit un ordre d'écriture d'un mot à un emplacement déterminé d'une ligne de la mémoire : lecture de l'état des cellules de mémoire de la ligne, en utilisant les trois valeurs de référence de lecture différentes, réécriture systématique, si nécessaire, des cellules défectueuses d'une ligne de mémoire stockés dans le registre, et écriture d'un mot désiré à un emplacement de mot de cette ligne, et
- des moyens de comparaison des résultats de la lecture d'une même cellule avec les trois valeurs de référence, ces moyens étant connectés au séquenceur pour fournir un ordre de réécriture systématique de la cellule si une non-concordance des trois résultats est détectée.
- la figure 1 représente un agencement de cellules de mémoire EEPROM;
- la figure 2 représente des courbes de variation typiques des tensions de seuil de conduction d'une cellule effacée et d'une cellule programmée, en fonction des nombres de cycles de programmation des autres cellules de la ligne; et
- la figure 3 représente une structure générale de mémoire selon l'invention.
- potentiel de référence central Vref, de préférence au milieu de l'intervalle entre la valeur de tension de seuil VTprg d'un transistor à grille flottante qui vient d'être programmé et la valeur de la tension de seuil VTeff d'un transistor à grille flottante qui vient d'être effacé;
- potentiel de référence auxiliaire haut VRH, supérieur à Vref mais inférieur à VTeff; et
- potentiel de référence auxiliaire bas VRB, inférieur à Vref mais supérieur à VTprg.
- lecture systématique successive de tous les mots de la ligne, en utilisant, au moins au début, les trois potentiels de référence Vref, VRH, VRB; la lecture par rapport au potentiel Vref donne l'indication de l'information stockée; la lecture par rapport aux autres potentiels de référence VRH et VRB donne, par comparaison avec la première lecture, une indication de dégradation (deuxième et quatrième cas ci-dessus) ou non-dégradation (premier et troisième cas ci-dessus) de l'information;
- mémorisation de tous les mots défectueux dans un registre;
- si au moins une cellule d'un mot comporte une information dégradée, réécriture systématique de toutes les cellules de ce mot, en utilisant le contenu du registre;
- et écriture du mot désiré de n bits. L'écriture du mot désiré est effectuée de préférence en même temps que la réécriture du ou des mots à réécrire. En effet sur les mémoires de type EEPROM ou l'écriture se fait par effet tunnel par application de hautes tensions, il n'y a aucune difficulté à soumettre autant de lignes que souhaitées à ces hautes tensions puisqu'il n'y a pas consommation de courant.
Claims (8)
- Procédé d'écriture de données dans une mémoire électriquement programmable, caractérisé en ce que, pour l'écriture d'un mot dans un groupe de cellules de mémoire, sélectionné dans une ligne de la mémoire, on effectue la séquence d'opérations suivante:on lit l'état de cellules de mémoire de la ligne, en utilisant des valeurs de référence de lecture différentes (Vref, VRH, VRB);on vérifie la concordance des lectures effectuées sur une même cellule avec des valeurs de référence différentes, et si on trouve une absence de concordance pour au moins une cellule d'un mot lu, on réécrit la cellule du mot lu de cette ligne; eton écrit le mot désiré dans le groupe de cellules sélectionné.
- Procédé d'écriture selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de lecture de l'état d'une cellule de mémoire comporte une comparaison d'une tension ou d'un courant de lecture issu de la cellule avec une tension ou un courant de référence, le courant et la tension de référence ayant soit une valeur centrale (Vref), soit une valeur auxiliaire (VRH) supérieure à la valeur centrale, soit une valeur auxiliaire (VRB) inférieure à la valeur centrale.
- Procédé d'écriture selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on lit un mot de la ligne de mémoire avec la valeur de référence centrale (Vref), on stocke la valeur du mot dans un registre (REG) susceptible de recevoir tous les mots de la ligne, on effectue une lecture du même mot avec chacune des deux valeurs de référence auxiliaires (VRH, VRB), on examine la concordance des résultats des trois lectures, et on fournit une information de non-concordance à un séquenceur d'écriture (SEQ), la réécriture du mot de la ligne étant effectuée seulement si ce mot est lu avec un résultat non-concordant.
- Procédé d'écriture selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dès que le séquenceur d'écriture (SEQ) a reçu un résultat de non-concordance, les mots suivants de la ligne sont lus seulement avec la valeur de référence centrale et sont stockés dans le registre (REG) en vue d'être réécrits dans la ligne.
- Procédé d'écriture selon la revendication 3, caractérisé en ce que, si au bout de deux lectures on détecte une non-concordance, on évite de faire la troisième lecture.
- Procédé d'écriture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que on évite de faire les trois lectures pour le mot à écrire.
- Mémoire électriquement programmable, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (SEQ) pour effectuer successivement trois lectures des cellules de mémoire d'une ligne (GC), avant chaque écriture d'un mot dans cette ligne, les trois lectures étant effectuées en utilisant trois potentiels de référence différents (Vref, VRH, VRB), et des moyens pour réécrire un mot de la ligne si les trois lectures donnent des résultats non concordants pour au moins une cellule.
- Mémoire programmable électriquement, comportant un réseau de cellules (MM) organisées en lignes de mots, caractérisé en ce qu'elle comporte :un circuit de lecture (CL) apte à lire les mots de la mémoire avec trois valeurs de référence différentes (Vref, VRH, VRB);un registre (REG) pour stocker des mots lus dans une ligne de mémoire;un séquenceur d'écriture (SEQ) apte à effectuer les opérations suivantes lorsqu'il reçoit un ordre d'écriture d'un mot à un emplacement déterminé d'une ligne de la mémoire : lecture de l'état de cellules de mémoire de la ligne, en utilisant les trois valeurs de référence (Vref,VRH,VRB) de lecture différentes, réécriture systématique, si nécessaire, des cellules défectueuses d'une ligne de mémoire stockées dans le registre, et écriture d'un mot désiré à un emplacement de mot de cette ligne,des moyens de comparaison des résultats de la lecture d'une même cellule avec les trois valeurs de référence, (Vref,VRH,VRB) ces moyens étant connectés au séquenceur pour fournir un ordre de réécriture systématique de la cellule si une non-concordance est détectée pour au moins un mot.
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